5号車は電力・信号関係の車両で、測定項目は切替無電圧時間、切替総合時間、電車線電圧、電車電流である。床下には主変換装置や電動空気圧縮機などが設置されており、また車両後位側車端部には、流し・洋式便所・男子用小便所が設けられている。なお空車重量は42.1tと、電動車ながら編成中で最も軽い車両となっている。
4号車は電力測定を担当し、測定項目はトロリ線の摩擦、偏位、高さ、硬点、パンタグラフからの衝撃、集電状態の監視などである。走行・検測兼用パンタグラフの監視用に観測ドームが設けられている。床下には自動列車制御装置対応のためのトランスポンダ車上子や列番車上子、地点検知車上子のほか、主変換装置や主変圧器、補助電動空気圧縮機などが搭載されている。
3号車は軌道検測車で、測定項目は軌道設備、レール軌間の高低および水準、軸重、横圧などである。専用の機動検測用台車を履いており、床下には電動空気圧縮機や補助電源用の静止形インバータ装置などのほか、検測装置が搭載されているためE3系とは配電盤の配置が異なり、また床面の高さが他の車両よりも100mm高くなっている。
2号車は信号関係及び通信関係の車両で、測定項目はATC設備、信号電流レベルおよび周波数、信号種別などである。車内には測定用電源が搭載されているほか、床下には主変換装置や主変圧器、補助電動空気圧縮機などが設置されている。
1号車は通信・電力・信号関係の車両で、測定項目はオーバーラップ、渡り線装置、トロリ線高低差、電界強度、ピット誤り率、基地局特性、ATC軌道回路、信号電流レベル、前方監視などである。屋根上には架線離隔測定装置が、床下には自動列車制御装置対応のためのATC受信器や電車電流受信器のほか、主変換装置や空気圧縮機などが設置されている。また列車無線対応のためのLCXアンテナや在来無線用アンテナも取り付けられている。
運転室もE3系に準じたものとなっており、室内の車両情報制御装置には編成構成変更のほか、勾配対応、補助電源回路、先頭台車のMMカット、パンタグラフの上昇パターン関係などの操作機能が追加されている。
925形よりも1両少ない6両編成でミニ新幹線規格の小型車両であるため、車内には検測装置がぎっしりと詰め込まれている。インテリアデザインコンセプトは、「くつろぎのある知的快適移動空間」とされ、測定機器部分は落ち着いたホワイトグレー、腰掛け部分は目に優しいグリーン、打ち合わせテーブルと妻部分は目のリフレッシュになる明るい木目調が施された。営業用車両とは異なり乗車人員が少ないため、換気装置は給気・排気ともに換気量の少ないものを使用している。また1号車・4号車・6号車については屋根上の検測装置スペースが大きく室内の発熱量が小さいことから、AU217形（E3系用）1台と小形空調（運転室用と同一のもの）1台が設置されている。そのほか冷却用送風機や空調装置への電源供給用に50Hzと60Hzの両区間の周波数に対応できるIGBT - PWMコンバータ・インバータで構成されたSC213（容量100kVA）が2・3・4号車に設置されている。
M車の台車は、E3系のDT207A（一部に検測用の機器を搭載できるものを使用）を搭載しており、1号車・4号車・6号車は高さ変換器付き台車を装備している。軌道検測車（3号車）用の台車TR8012は、E3系のTR7005Aをベースとしている。具体的には、検測枠が取り付けられ、検測精度向上の観点から検測枠のオーバーハングを小さくするために車輪径は860mmから820mmに縮小、ヨーダンパも片側2本取り付け（E3系は1本）となっているほか、床上にはレーザージャイロ、床下には騒音計がそれぞれ備えられている。
主変圧器(TM205)、主変換装置(CI5D)、主電動機(MT205/連続定格出力300kW)はE3系と同等品である。北陸新幹線の碓氷峠区間での30‰急勾配において2M車カット状態で走行可能とするため、MT比は5M1T（M1c+M2+T+M2+M1+M2c）と高めに設定され、周波数50/60Hz切替装置や30‰（パーミル）急勾配登坂モーター、抑速ブレーキ切替装置も装備しているほか、E2系と同様勾配支援機能を有している。そのほか補機類の補助電源装置として、SC206A（容量77kVA）が3号車に2基搭載されている。
新田丸級貨客船の機関はディーゼル機関ではなく、三菱ツェリー式2気筒2段減速装置付きタービン機関となった。建造の時点で有事の際の空母への改装を予定していたためであるが、大型外航客船へのタービン機関搭載はカナダ太平洋汽船の「エンプレス・オブ・ジャパン」（26,032トン）の例がある。また、2万馬力以上の出力を出すにはタービン機関、というのが当時の常識で、機関室スペースの減少に伴う客室配置設計の容易さというメリットもあった。タービン機関といっても、例えばボイラー一つをとってみても技術革新の結果で、従前のものより65パーセントの重量軽減が図られている。それにともない、燃料消費量、騒音および煤煙も減少した。三菱ツェリー式タービン機関は、のちの空母改装時にもそのまま搭載されたが、最大速力22ノットが足かせとなって運用法が限定されることとなった。付属機械はおおむね電化され、発電機は直流、交流の双方が搭載されたが、これも商船としては最初の試みであった。その発電量は、フル稼働すれば人口7万から8万の都市、あるいは当時の水戸市の電力需要を十分にまかなえるほどのものであった。